package luo.hui.jiang.stack;

/**
 * @author 罗惠江
 * @version 1.0
 * @email 1511619294@qq.com
 * @date 2020/7/28 11:01
 */
public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        //完成下面的表达式运算
        String expression = "7*2*2-5+1-5+3-4";// 答案是18
//        创建两个栈，数栈，一个符号栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);

        // 定义需要的相关变量
        int index = 0;// 用于扫描
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        int res = 0;
        char ch = ' ';// 将每次扫描得到的char 保存到ch中
        String keepNum = "";// 用于拼接多为数
        // 开始 while 循环的扫描 expression
        while (true) {
            // 依次得到expression 的每一个字符
            ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
            // 判断 ch 是什么 ，然后做相应的处理
            if (operStack.isOper(ch)) {
                // 判断当前的符号栈是否为空
                if (!operStack.isEmpty()) {
                    // 如果符号栈有操作符，就需要进行比较，如果当前的操作符的优先级小于栈中的符号的优先级
                    // 那么就需要将数据栈中pop得了两个数
                    // 从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到的加过，入数据栈，当然将当前的操作符入符号栈
                    if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        // 把运算的结果入数据栈
                        numStack.push(res);
                        // 然后将当前的操作符入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        // 如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符，就直接入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }
                } else {
                    // 如果符号栈为空，就直接入符号栈
                    operStack.push(ch);
                }
            } else {
                // 如果是数，则直接入数据栈

                // numStack.push(ch - 48);?"1+3 '3' => 1"
                // 分析思路
                // 1. 当处理多为数时，不能发现是一个数就立即入栈，因为他可能是多为数
                // 2. 在处理数，需要想expression的表达式的index 后在看一位，如果是数就进行扫描，如果是符号才入栈
                // 3. 因此我们需要定义一个变量 字符串， 用拼接
                // 处理多为数
                keepNum += ch;

                // 如果 ch 已经是expression 的最后一位，就直接入栈
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                } else {
                    // 判断下一个字符是不是数字，如果是数字，就继续扫描，如果是运算符，则入栈。
                    // 注意是看后一位，不是index ++
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
                        // 如果后一位是运算符，则入栈keepNum = "1" 或者 "123"
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        // 重要的！！！，keepNum 清空，这里是只计算两位数的计算
                        // 如果需要多为数的计算那就需要用while进行循环判断
                        keepNum = "";
                    }
                }
            }
            // 让index + 1，并判断是否扫描到expression 最后
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }
        // 当表达式扫描完毕，就顺序的从数栈和符号栈中pop 出相应的数和符号，并运行
        while (true) {
            // 如果符号栈为空，则计算到最后的结果，数据栈汇总只有一个数字，【结果】
            if (operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res);
        }

        // 将数栈的最后数，pop出，就是结果
        int res2 = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式 %s = %d", expression, res2);
    }
}

// 先创建一个栈，直接使用前面创建好
// 定义一个ArrayStack2 表示栈，需要扩展功能
class ArrayStack2 {
    private int maxSize; // 栈的大小
    private int[] stack; // 数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
    private int top = -1; // top 表示栈顶，初始化为 -1

    // 构造器
    public ArrayStack2(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //栈满判断
    public boolean ifFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }

    // 栈空判断
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    // 增加一个方法，可以返回当前栈顶的值，但不是pop 只是看看
    public int peek() {
        return stack[top];
    }

    // 入栈 push操作
    public void push(int value) {
        // 先判断栈是否满
        if (ifFull()) {
            System.out.println("栈满了，请不要在插入了");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    // 出栈 pop 操作，将栈顶的数据放回
    public int pop() {
        // 先判断栈是否空
        if (isEmpty()) {
            // 抛出异常
            throw new RuntimeException("栈空，没有数据~~");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    // 显示栈的情况【遍历栈】，遍历时，需要从栈顶开始显示数据
    public void list() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空的哦，没有多余的数据~~~");
            return;
        }
        // 需要从栈顶开始显示数据
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("stack[%d] = %d \n", i, stack[i]);
        }
    }

    // 返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定的。优先级使用数字表示
    // 数组越大，则优先级越高
    public int priority(int oper) {
        if (oper == '*' || oper == '/') {
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1;//假定目前的表达式只有+，-，*，/
        }
    }

    // 判断是不是一个运算符
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }

    // 计算方法
    public int cal(int num1, int num2, int oper) {
        int res = 0;// res 用于存放计算结果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }

}
